Оценка принципов биологизации и экологизации возделывания картофеля в полевом опыте Центра точного земледелия

Оригинальная статья / Original article

Применение высокоинтенсивных технологий с элементами точного земледелия при возделывании сельскохозяйственных культур позволяет создавать наиболее благоприятные условия для роста и развития растений и рационально использовать дорогостоящие минеральные удобрения [1, 2].

Главным фактором окупаемости затрат, является высоко эффективное проектирование и реализация точных систем удобрения. Полевые опыты показали, что отдача от последних, как и от зональных, зависит от всей совокупности условий, сопутствующих применению удобрений [3, 4] (табл. 1).

Исследования проводили в рамках зернопропашного севооборота полевого опыта Центра точного земледелия (ЦТЗ) РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, который перестал функционировать в 2022 году. В работе приведены данные по культуре картофель за три ротации четырехпольного севооборота: викоовсяная смесь – озимая пшеница – картофель – ячмень, т.е.периода с 2009 по 2020 годы. Предшественником для картофеля являлась озимая пшеница с пожнивным посевом горчицы на сидерат. В свою очередь озимая пшеница выращивалась по отвальной и нулевой (прямой посев) обработкам почвы. Два варианта проведения подкормки озимой пшеницы представляли собой: без внесения аммиачной селитры и с

Таблица 1. Эффективность системы удобрения в условиях неоднородности почвы Table 1. Efficiency of the fertilization system under conditions of soil heterogeneity

Система удобрения	Продуктивность севооборота (т/га в год) при коэффициентах вариации свойств почв (%)			Окупаемость применения удобрений (руб/руб) при разных коэффициентах вариации свойств почв (%)
	7-25	25-50	>50	7-25	25-50	>50
Зональная	9,2	6,8	4,2	7,1	4,9	2,7
Точная	10,9	9,0	8,0	7,9	6,8	5,6
НСР 05	0,51			-

Даже на фоне сравнительно благоприятной почвенноагрохимической обстановки среднегодовая продуктивность культур и выгодность точной системы удобрения соответственно на 11 и 8% превзошли зональную. Причина этого состоит, главным образом, за счёт их частичного перераспределения между ранее переудобренными и недоудобрен-ными частями поля [5].

В условиях высокой пестроты плодородия почв снижалась отдача даже от точных систем удобрения, хотя и вдвое медленнее. Главная причина этого состояла в некотором уменьшении агроэкономической эффективности минеральных удобрений на слабоокультуренных почвенных разностях, где без применения повышенных доз органики развитие растений лимитировалось агрофизическими кондициями почвы [6].

Разной оказалась и окупаемость удобрений в отдельных приёмах внесения, проводимых с использованием различных методических подходов. Наивысшей и устойчивой по совокупности сопутствующих условий агрономической отдачей отличался подкормочный приём внесения азотных удобрений с использованием данных непрерывного инфракрасного сканирования посевов непосредственно под агрегатом внесения туков. При этом каждый килограмм действующего вещества последних обеспечил производство 12 – 19 кг/га дополнительной продукции.Это позволяет рекомендовать использование данного технологического варианта, как весьма эффективного инструмента управления продукционным процессом в условиях пространственной неоднородности посевов в самом широком круге почвенно-агрохимических условий [7].

Методика и условия проведения исследований

Цель исследований - выявить эффективность различных технологий возделывания, обработки почвы, последействия применения удобрений по влиянию на продуктивность различных сортов картофеля.

двукратной подкормкой 70 кг/га в фазу весеннего кущения и колошения. Картофель возделывался с применением двух технологий (традиционной и точной), двух обработок почвы (отвальной и минимальной) и двух вариантов удобрений под предшествующую культуру (без подкормок и с двумя подкормками за вегетацию) [8]. Уборку урожая картофеля проводили поделяночно методом прямого комбайнирования. Надземную биомассу горчицы на сидерат определяли взвешиванием с учетной площадки 0,25 м2 в 8-кратной повторности. Определение отклонений растений картофеля от центра гребня и потери полезной площади поделяночно проводили расчетным методом [9].

Обработку почвы под картофель проводили отвальным оборотным плугом на глубину 20-22 см, минимальную с использованием импортного комбинированного агрегата на 12-14 см. После уборки озимой пшеницы выращивали горчицу белую на сидерат, заделываемую в почву оборотным плугом и упомянутым ранее агрегатом. Перед посадкой картофеля под предпосадочную обработку вертикальной фрезерной бороной вносили комплексные минеральные удобрения диаммофоску (16:16:16) в дозе 1 т/га. В разные годы высаживали различные сорта картофеля, в силу вырождения и сильного снижения урожайности – Удача, Жуковский ранний, Невский, Снегирь, Рябинушка, Аврора, Голубизна [10]. Норма посадки в пределах 60 тыс. раст./га [11].

Результаты исследований

Первая ротация севооборота, длившаяся с 2009 по 2012 гг., выявила преимущество точной технологии возделывания картофеля, которое, в среднем за 4 года, составило в сравнении с традиционной порядка 1 т/га (таблица 2). Сравнение вариантов по обработке свидетельствовало в пользу отвальной, по которой в среднем на традиционной технологии урожайность превышала над минимальной на делянках с отсутствием подкормки предшественника 2,2 т/га, с двумя его подкормками – 1,9 т/га, на точной технологии эти различия соответственно составляли 2,5 и 2,0 т/га.

Таблица 2.Урожайность картофеля по вариантам опыта Центра точного земледелия за 1-ю ротацию, т/га Table 2. Potato yield by variants of the experiment of the Precision Farming Center for the 1st rotation, t/ha

Технология	Обработка	2009 год		2010 год		2011	год	2012 год		Среднее
	почвы	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд
традиционная	отвальная	37,2	40,6	20,6	22,7	23,5	24,8	18,4	19,1	25,0	26,8
	минимальная	35,5	37,2	16,9	21,4	22,6	23,5	16,2	17,5	22,8	24,9
точная	отвальная	38,6	41,7	22,9	25,4	23,8	25,1	19,0	19,9	26,1	28,0
	минимальная	36,0	38,8	18,5	22,8	23,0	24,0	17,0	18,3	23,6	26,0
НСР(А) – технология		3,51		2,02		0,05		0,79			-
НСР (В) – обработка		1,74		2,42		0,08		0,56			-
НСР (С) – удобрение		2,16		2,21		0,10		0,09			-

Последействие подкормок предшествующей озимой пшеницы обеспечивала урожайность картофеля в пользу двойного их проведения 1,5-2,0 т/га.

Важно оценить роль заделки горчицы на сидерат под картофель, проведенный осенью предыдущих лет [12, 13] Указанная здесь масса предназначалась под урожай картофеля последующих лет, т.е. в 2009 году заделывалась под урожай последующего 2010 года, в 2010 году – под 2011 год, в 2011 году – под 2012 год (табл. 3).

Наибольшую надземную массу горчица сформировала в 2009 году. Она была заделана под урожай картофеля 2010 года. Но, в связи с неблагоприятными агрометеорологическими условиями этого года, был получен урожай картофеля в пределах 20-25 т/га. Такая же картина сложилась с биомассой горчицы в 2011 году. урожайность картофеля в 2012 году не превышала 20,0 т/га. В среднем за 4 года максимальное накопление надземной массы сидерата отмечалось по точной технологии на удобренном фоне по вспашке. Превышение относительно тра-

Таблица 3. Урожайность горчицы на сидерат под урожай будущего года по вариантам опыта ЦТЗ за 1-ю ротацию, т/га Table 3. Yield of mustard as green manure for next year's harvest according to the variants of the Precision Farming Center experiment for the 1st rotation, t/ha

Технология	Обработка	2009 год		2010 год		2011	год	2012 год		среднее
	почвы	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд
традиционная	отвальная	7,0	17,4	2,95	3,01	13,5	14,1	4,9	5,6	7,1	10,0
	нулевая	5,6	12,5	2,83	3.01	13,2	13,9	4,1	5,1	6,5	8,4
точная	отвальная	7,2	18,0	2,94	3,08	14,0	14,9	5,2	6,0	7,4	10,5
	нулевая	6,9	14,6	2.88	3,06	13,7	14,1	4,4	5,5	7,0	9,3
НСР(А) – технология		1,94		0,16		0,50		0,05			-
НСР (В) – обработка		2,02		0,21		0,33		0,06			-
НСР (С) – удобрение		5,68		0,15		0,12		0,08			-

Примечание: А, В, С – варианты в полевом опыте ЦТЗ; неуд., уд. - неудобренные и удобренные варианты

Таблица 4. Урожайность картофеля по вариантам опыта ЦТЗ за 2-ю ротацию, т/га Table 4. Potato yield by variants of the Precision Farming Center experiment for the 2nd rotation, t/ha

Техно-логия	Обработка почвы	2013 год		2014 год		2015 год		2016 год		Среднее
		неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд
традиционная	отвальная	26,3	27,6	25,7	28,0	30,5	32,4	28,1	30,0	27,7	29,5
	минимальная	25,0	26,2	24,5	27,3	27,7	28,6	25,5	26,9	25,7	27,3
точная	отвальная	25,7	28,6	25,4	28,3	31,3	33,2	30,3	32,0	28,2	30,5
	минимальная	23,6	25,9	25,0	27,8	28,8	29,6	26,0	27,6	25,9	27,7
НСР (А) – технология		1,13		1,95		1,01		1.35			-
НСР (В) – обработка		1,20		2,87		2,23		2,19			-
НСР (С) – удобрение		1,90		3,02		1,19		1,41			-

Примечание: А, В, С – варианты в полевом опыте ЦТЗ; неуд., уд. - неудобренные и удобренные варианты

Таблица 5. Урожайность горчицы на сидерат под урожай будущего года по вариантам опыта ЦТЗ за 2-ю ротацию, т/га Table 5. Yield of mustard as green manure for next year's harvest according to the variants of the Precision Farming Center experiment for the 2nd rotation, t/ha

Технология	Обработка	2013 год		2014 год		2015 год		2016 год		Среднее
	почвы	неуд	уд	неуд	уд	неуд	уд	Неуд	уд	неуд	уд
традиционная	отвальная	9,6	11,8	16,4	21,8	10,5	12,7	8,3	9,2	11,2	13,9
	нулевая	9,8	12,6	12,8	18,3	9,9	11,1	5,7	7,2	9,6	12,3
точная	отвальная	7,2	10,6	14,5	19,4	11,2	13,0	10,6	11,8	12,7	13,7
	нулевая	9,8	14,2	10,2	17,5	10,0	11,8	7,2	8,8	9,3	13,2
НСР (А) – технология		1,07		1,77		0,82		2,47			-
НСР (В) – обработка		0,65		2,09		1,38		2,32			-
НСР (С) – удобрение		2,34		1,66		1.42		1,22			-

Примечание: А, В, С – варианты в полевом опыте ЦТЗ; неуд., уд. - неудобренные и удобренные варианты диционной технологии 0,5 т/га, сравнительно с нулевой обработкой – 1,2 т/га, последействие подкормок предшественника увеличивало массу горчицы в сравнении с неудобренным фоном на 3,1 т/га. Таким образом, проявилось незначительное преимущество биологизированных вариантов с использованием органической массы сидеральной культуры [14].

Во вторую ротацию опытного севооборота отмечались те же тенденции и закономерности, что и в первой (табл. 4).

Так, в среднем за 4 года с 2013 по 2016 годы максимальная урожайность картофеля получена по точной технологии, отвальной обработке, с применением двух подкормок предшествующей озимой пшеницы – 30,5 т/га. В случае отсутствия подкормок с теми же вариантами технологии и обработки почвы урожай снижался на 2,3 т/га. Продуктивность культуры на традиционной технологии с одинаковой обработкой и последействую-щими подкормками уменьшилась на 1,0 т/га. Минимальная обработка под картофель на фоне удобрений приводила к снижению урожайности в сравнении с лидирующим вариантам на 2,8-3,2 т/га. Неудобренные делянки озимой пшеницы в последействии на урожайность картофеля оказались меньше на 4,64,8 т/га [15, 16].

В таблице 5 представлена величина надземной массы горчицы, запахиваемая под картофель урожая будущего года по отдельным вариантам опыта.

Максимальная надземная масса пожнивной сидеральной горчицы получена осенью 2014 года. Соответственно, как следует из таблицы 3, в 2015 году была сформирована самая большая урожайность картофеля в пределах 30,0 и более т/га. Такая же ситуация сложилась в 2015 году, обеспечив достаточно высокую урожайность культуры в следующем году. В среднем за 4 года отвальная обработка на традиционной и точной технологиях позволила получить около 14 т/га пожнивной массы сидеральной горчицы. Остальные варианты, особенно после неудобренного подкормками предшественника снижали урожай горчицы, что сказалось на продуктивности картофеля последующих за ними лет. Общая средняя надземная масса сидерата колебалась в пределах 9,0-14,0 т/га.

После 2016 года ситуация в полевом опыте ЦТЗ изменилась не в лучшую сторону. Прежде всего, по комплексу показателей исчезли два фактора – это технология возделывания и проведение подкормок озимой пшеницы во время вегетации. В остальном же – две обработки почвы, высокая доза комплексных минеральных удобрений и использование пожнивного сидерата под урожай картофеля будущего года сохранились. Поэтому далее проводили сравнение только по фактору В (рис. 1).

Рисунок 1. Урожайность картофеля по вариантам опыта ЦТЗ за 3-ю ротацию, т/га Figure 1. Potato yield by variants of the Precision Farming Center experiment for the 3rd rotation, t/ha

Рисунок 2. Урожайность горчицы на сидерат под урожай будущего года по вариантам опыта ЦТЗ за 3-ю ротацию, т/га Figure 2. Yield of mustard as green manure for next year's harvest according to the variants of the Precision Farming Center experiment for the 3rd rotation, t/ha

Урожайность клубней картофеля в течение последних лет 3-ей ротации севооборота подтвердила преимущество отвальной обработки,что подтверждено расчетами статистической достоверности результатов. В среднем за период картофель сформировал урожай по вспашке выше, чем по минимальной обработке на 4,0 т/га.

Продуктивность горчицы на сидерат по различным приемам обработки почвы, за исключением 2017 года, разнились несущественно (рис. 2). В среднем за 3-ю ротацию севооборота разница между вариантами составила 0,8 т/га в пользу отвальной. Следует отме-

Таблица 6. Группы отклонений Table 6. Deviation groups

Группа отклонения 1 2 3 4 5 Отклонение (см) 0-2 3-5 6-8 9-11 12-14 менением автопилота и маркера.Точность проведения гребнеобразования оценивалась по отклонению рядков всходов картофеля от центра гребня. В современных технологиях гребнеобразование проводится до появления всходов, при этом от точности наложения проходов при посадке и гребнеобразовании зависит качество продукции.

Таблица 7. Распределение отклонений по группам (%) Table 7. Distribution of deviations by groups (%)

Группы отклонений/ способ движения и система обработки	Автопилот /минимальная	Автопилот /классическая	Маркер /минимальная	Маркер /классическая
1	34	51	13	18
2	47	33	33	18
3	18	5	27	23
4*	0	8	17	24
5*	0	1	9	16

* - данные отклонения рядка от центра гребня существенно снижают урожайность.

тить нисходящее убывание урожайности сидеральной культуры, в силу определенных объективных и субъективных проблем, возникших при ведении опыта ЦТЗ, что послужило причиной его свертывания в 2022 году.

Наиболее существенным элементом технологии точного земледелия при возделывании картофеля является обеспечение параллельного прохода техники и агрегатов с минимальными отклонениями. При высокой точности проходов достигается повышение урожайности и качества картофеля [17].

В полевых исследованиях проводилась оценка точности гребнеобразования при возделывании картофеля по минимальной и отвальной обработкам почвы с при-

Таблица 8. Средние значения отклонений растений картофеля от центра гребня, см

(среднее значение ± стандартное отклонение) Table 8. Average values of deviations of potato plants from the center of the ridge, cm (average value ± standard deviation)

Система обработки	Способ движения
	по автопилоту	по маркеру
Минимальная обработка	3,6±0,39	6,3±0,74
Отвальная обработка	3,3±0,62	7,1±0,86

Таблица 9. Потери площадей при различных способах обработки и движения машинно-тракторных агрегатов Table 9. Losses of areas with different methods of processing and movement of machine and tractor units

Способ движения и обработки почвы	Отклонение стыкового м/р от нормы (м)	Потеря площади на 1 га (га)	Потеря площади на 100 га (га)
По маркеру, отвальная	0,022	0,0073	0,73
По маркеру, минимальная	0,026	0,0086	0,86
По автопилоту, отвальная	0,001	0,0003	0,03
По автопилоту, минимальная	-0,001	-0,0003	-0,03

В опыте ЦТЗ сравнивались величины отклонений рядков растений от центра гребня при разных технологиях возделывания.В зависимости от расстояния центра рядка от центра гребня нами были выделены 5 групп отклонений (табл. 6). Затем было рассчитано распределение отклонений по группам при разных способах возделывания картофеля (табл. 7).

Средние значения отклонений растений картофеля от центра гребня были измерены для каждой технологии в 46 точках, затем высчитано среднее значение для каждой технологии (табл. 8).

Способ движения машинно-тракторных агрегатов по автопилоту является более выровненным по траектории в условиях как минимально обработанной почвы, так и отвально обработанной. Во втором случае отклонения были минимальны. Отклонения по маркеру и автопилоту входят в разные группы:в третью и вторую соответственно.Возможное объяснение этому явлению заключается в том, что механизатору для изменения курса движения при отклонении от заданной траектории необходимо визуально обнаружить это самое отклоне-ние,то есть оно должно быть достаточно большим для того, чтобы его можно было заметить визуально Автопилот,используя точные данные о своем местоположении способен реагировать на незначительные отклонения, которые могут быть незаметны при визуальной оценке [18].

Отклонения от заданной траектории движения трактора приводят к неэффективному использованию посевной площади поля (таблица 9). Предварительные результаты оценки влияния отклонений на потери площадей при стандартной ширине стыковых междурядий 0,75 м, рассчитанные теоретически на площадь в 1 га и на 100 га при применении отвальной и минимальной обработок.Увеличение стыковых междурядий приводит к увеличению свободных площадей между проходами, которые потенциально можно занять под картофель [19, 20].

Заключение

• 1.    В наших исследованиях, в среднем за период, наиболее высокая урожайность картофеля получена на фоне точной технологии при использовании отвальной обработки почвы по варианту применения двукратной подкормки предшествующей озимой пшеницы.Здесь же отмечалась превышение надземной массы сидеральной горчицы,возделываемой после уборки озимой пшеницы.

• 2.    Обработка почвы с использованием автопилота показала высокую точность как на варианте с минимальной обработкой, так и на варианте с отвальной. Обработка по маркеру показала одинаково худший результат на обоих вариантах обработки почвы, что в результате приводило к потере площади на поле 100 га почти в 1 га.

• 3.    Помимо снижения эффективности использования полезной площади полей, отклонения при проходе агрегатов приводят к смещению рядков относительно гребней,что может существенно снижать урожайность и товарность картофеля.

Об авторах:

Alexey I. Belenkov – Dr. Sci. (Agriculture),

Professor, Consultant of the Breeding Center for Forage Crops, , SPIN-code: 8397-1599, Corresponding Author,

Olga A. Vasilyeva – Researcher,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №2 2025

[ 102

Vegetable crops of Russia №2 2025 ISSN 2072-9146 (Print)